Uvod v USB 4
USB4 je sistem USB, določen v specifikaciji USB4. Forum razvijalcev USB je 29. avgusta 2019 izdal njegovo različico 1.0. Polno ime USB4 je Universal Serial Bus Generation 4. Temelji na tehnologiji prenosa podatkov »Thunderbolt 3«, ki sta jo skupaj razvila Intel in Apple. Hitrost prenosa podatkov USB4 lahko doseže do 40 Gbps, kar je dvakrat več od hitrosti najnovejšega izdanega USB 3.2 (Gen2×2).
Za razliko od prejšnjih standardov protokola USB, USB4 zahteva priključek USB-C in potrebuje podporo USB PD za napajanje. V primerjavi z USB 3.2 omogoča ustvarjanje tunelov DisplayPort in PCI Express. Ta arhitektura opredeljuje metodo za dinamično skupno rabo ene same visokohitrostne povezave z več tipi terminalnih naprav, kar najbolje obvladuje prenos podatkov glede na vrsto in uporabo. Izdelki USB4 morajo podpirati prepustnost 20 Gbit/s in lahko podpirajo prepustnost 40 Gbit/s. Zaradi tunelskega prenosa pa je lahko pri prenosu mešanih podatkov, tudi če se podatki prenašajo s hitrostjo 20 Gbit/s, dejanska hitrost prenosa podatkov višja kot pri USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 je razdeljen na dve različici: 20 Gbps in 40 Gbps. Naprave z vmesnikom USB4, ki so na voljo na trgu, lahko ponujajo bodisi hitrost 40 Gbps kot Thunderbolt 3 bodisi zmanjšano različico 20 Gbps. Če želite kupiti napravo z najvišjo hitrostjo prenosa, torej 40 Gbps, je najbolje, da pred nakupom preverite specifikacije. Za scenarije, ki zahtevajo visokohitrostni prenos, je izbira ustreznega USB 3.1 C na C ključnega pomena, saj je ključni nosilec za doseganje hitrosti 40 Gbps.
Mnogi ljudje so zmedeni glede razmerja med USB4 in Thunderbolt 4. Pravzaprav sta tako Thunderbolt 4 kot USB4 zgrajena na podlagi osnovnega protokola Thunderbolt 3. Med seboj se dopolnjujeta in sta združljiva. Vsi vmesniki so tipa C, največja hitrost pa je 40 Gbps za oba.
Najprej, kabel USB4, na katerega se sklicujemo, je standard prenosa USB, ki je specifikacija protokola, povezana z zmogljivostjo in učinkovitostjo prenosa USB. USB4 lahko razumemo kot »četrto generacijo« te specifikacije.
Protokol prenosa USB so leta 1994 skupaj predlagala in razvila več podjetij, vključno s Compaqom, DEC-om, IBM-om, Intelom, Microsoftom, NEC-om in Nortelom. Izdan je bil kot različica USB V0.7 11. novembra 1994. Kasneje so ta podjetja leta 1995 ustanovila neprofitno organizacijo za promocijo in podporo USB-ja, imenovano USB Implementers Forum, ki je znano ime USB-IF, USB-IF pa je zdaj organizacija za standardizacijo USB.
Leta 1996 je USB-IF uradno predlagal specifikacijo USB 1.0. Vendar je bila hitrost prenosa USB 1.0 le 1,5 Mbps, največji izhodni tok je bil 5 V/500 mA, takrat pa je bilo zelo malo perifernih naprav, ki so podpirale USB, zato so proizvajalci matičnih plošč le redko neposredno načrtovali vmesnike USB na matični plošči.
▲USB 1.0
Septembra 1998 je USB-IF izdal specifikacijo USB 1.1. Tokrat se je hitrost prenosa povečala na 12 Mbps, popravljene pa so bile tudi nekatere tehnične podrobnosti v USB 1.0. Največji izhodni tok je ostal 5 V/500 mA.
Aprila 2000 je bil predstavljen standard USB 2.0 s hitrostjo prenosa 480 Mbps, kar je 60 MB/s. To je 40-krat več kot pri USB 1.1. Največji izhodni tok je 5 V/500 mA, ima pa 4-pinski priključek. USB 2.0 se še danes uporablja in lahko rečemo, da je najdlje obstojen standard USB.
Začenši z USB 2.0, je USB-IF pokazal svoj "edinstveni talent" pri preimenovanju.
Junija 2003 je USB-IF preimenoval specifikacije in standarde USB, pri čemer je USB 1.0 spremenil v USB 2.0 Low-Speed različico, USB 1.1 v USB 2.0 Full-Speed različico in USB 2.0 v USB 2.0 High-Speed različico.
Vendar je ta sprememba imela le majhen vpliv na takratno stanje, saj sta USB 1.0 in 1.1 v bistvu že zapustila zgodovinsko obdobje.
Novembra 2008 je skupina za promocijo standarda USB 3.0, ki jo sestavljajo industrijski velikani, kot so Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC in ST-NXP, dokončala standard USB 3.0 in ga javno objavila. Uradno ime je bilo »SuperSpeed«. Skupina za promocijo standarda USB je v glavnem odgovorna za razvoj in oblikovanje standardov serije USB, standardi pa bodo sčasoma predani v upravljanje združenju USB-IF.
Največja hitrost prenosa USB 3.0 doseže 5,0 Gbps, kar je 640 MB/s. Največji izhodni tok je 5 V/900 mA. Je popolnoma združljiv z 2.0 in podpira polnodupleksni prenos podatkov (tj. lahko hkrati sprejema in pošilja podatke, medtem ko je USB 2.0 poldupleksni), poleg tega pa ima boljše zmogljivosti upravljanja porabe energije in druge funkcije.
USB 3.0 ima 9-pinski priključek. Prvi 4-pinski priključek je enak priključku USB 2.0, preostalih 5-pinski pa je posebej zasnovanih za USB 3.0. Zato lahko po priključkih ugotovite, ali gre za USB 2.0 ali USB 3.0.
Julija 2013 je bil izdan USB 3.1 s hitrostjo prenosa 10 Gbps (1280 MB/s), ki naj bi bil SuperSpeed+, najvišja dovoljena napajalna napetost pa je bila zvišana na 20V/5A, kar je 100W.
Nadgradnja USB 3.1 v primerjavi z USB 3.0 je bila prav tako zelo očitna. Vendar pa je USB-IF kmalu zatem preimenoval USB 3.0 v USB 3.1 Gen1 in USB 3.1 v USB 3.1 Gen2.
Ta sprememba imena je potrošnikom povzročila težave, saj so mnogi brezvestni trgovci na embalaži označili izdelke kot podporne za USB 3.1, ne da bi navedli, ali gre za Gen1 ali Gen2. Pravzaprav se zmogljivost prenosa med obema precej razlikuje in potrošniki bi se lahko pomotoma ujeli v past. Zato je bila ta sprememba imena za večino potrošnikov slaba poteza.
Septembra 2017 je bil izdan USB 3.2. V okviru USB Type-C podpira dva kanala s hitrostjo 10 Gbps za prenos podatkov, s hitrostjo do 20 Gb/s (2500 MB/s), največji izhodni tok pa je še vedno 20 V/5 A. Drugi vidiki so doživeli manjše izboljšave.
▲Postopek spremembe imena USB-ja
Vendar pa je USB-IF leta 2019 pripravil še eno spremembo imena. USB 3.1 Gen1 (ki je bil prvotni USB 3.0) so preimenovali v USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (ki je bil prvotni USB 3.1) v USB 3.2 Gen2 in USB 3.2 v USB 3.2 Gen 2×2.
Zdaj in prihodnost: Skok naprej USB4
Zdaj, ko smo prišli do USB4, si poglejmo nadgradnje in izboljšave tega novega protokolnega standarda. Najprej in predvsem, ker gre za nadgradnjo med generacijami s »3« na »4«, mora biti izboljšava znatna.
Na podlagi vseh zbranih informacij so nove funkcije USB4 povzete takole:
1. Največja hitrost prenosa 40 Gbps:
Z dvokanalnim prenosom naj bi teoretična največja hitrost prenosa USB4 dosegla 40 Gbps, kar je enako kot pri Thunderbolt 3 (v nadaljevanju imenovan »Thunderbolt 3«).
Pravzaprav bo USB4 imel tri hitrosti prenosa: 10 Gbps, 20 Gbps in 40 Gbps. Če torej želite kupiti napravo z najvišjo hitrostjo prenosa, torej 40 Gbps, je pred nakupom bolje preveriti specifikacije.
2. Združljivo z vmesniki Thunderbolt 3:
Nekatere (ne vse) naprave USB4 so lahko združljive tudi z vmesniki Thunderbolt 3. To pomeni, da če ima vaša naprava vmesnik USB4, je morda mogoče napravo Thunderbolt 3 priključiti tudi zunanje. Vendar to ni obvezno. Združljivost ali ne je odvisna od odnosa proizvajalca naprave.
3. Zmožnost dinamičnega dodeljevanja virov pasovne širine:
Če vrata USB4 uporabljate tudi za priključitev zaslona in prenos podatkov, bodo vrata glede na situacijo dodelila ustrezno pasovno širino. Če na primer video za pogon zaslona z ločljivostjo 1080p potrebuje le 20 % pasovne širine, lahko preostalih 80 % pasovne širine uporabite za druge naloge. To v različici USB 3.2 in prejšnjih obdobjih ni bilo mogoče. Pred tem je bil način delovanja USB-ja izmenični.
4. Vse naprave USB4 bodo podpirale USB PD
USB PD je USB Power Delivery (USB prenos moči), ki je eden od trenutno najpogostejših protokolov za hitro polnjenje. Oblikovala ga je tudi organizacija USB-IF. Ta specifikacija lahko doseže višje napetosti in tokove, pri čemer največji prenos moči doseže do 100 W, smer prenosa moči pa je mogoče prosto spreminjati.
V skladu s predpisi USB-IF bi moral biti standardni vmesnik za polnjenje USB PD USB Type-C. V vmesniku USB Type-C sta dva pina, CC1 in CC2, ki se uporabljata za konfiguracijske kanale komunikacije PD.
5. Uporabljati je mogoče samo vmesnik USB Type-C
Z zgornjo funkcijo je naravno, da lahko vemo tudi, da lahko USB4 deluje samo prek priključkov USB Type-C. Pravzaprav ne le USB PD, ampak tudi drugi najnovejši standardi USB-IF veljajo samo za Type-C.
6. Lahko je združljiv s preteklimi protokoli
USB4 se lahko uporablja skupaj z napravami in vrati USB 3 in USB 2. To pomeni, da je lahko združljiv s prejšnjimi protokolnimi standardi. Vendar USB 1.0 in 1.1 nista podprta. Trenutno so vmesniki, ki uporabljajo ta protokol, skoraj izginili s trga.
Seveda naprava USB4 pri priklopu na vrata USB 3.2 ne more prenašati podatkov s hitrostjo 40 Gbps. In staromodni vmesnik USB 2 ne bo postal hitrejši samo zato, ker je povezan z vmesnikom USB4.
Čas objave: 21. julij 2025
